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Tenemos un reto de salud global en nuestras manos hoy,
la forma en la que actualmente se descubren y desarrollan
nuevos fármacos es demasiado costosa,
toma demasiado tiempo
y las más de las veces falla.
El sistema no funciona,
eso significa que pacientes que necesitan con urgencia nuevas terapias
no las están obteniendo y las enfermedades no son tratadas.
Gastamos cada vez más dinero:
por cada mil millones de dólares que gastamos en I&D,
obtenemos menos fármacos aprobados en el mercado.
Más dinero y menos fármacos, ¿qué está pasando aquí?
Hay una multitud de factores en juego,
pero creo que uno de los factores clave
es que las herramientas actualmente disponibles
para probar si un fármaco funciona,
si es eficaz, o seguro de usar
antes de pasar a ensayos clínicos con humanos, están fallando.
No predicen lo que va a pasar en humanos
las dos herramientas principales a nuestra disposición son:
células en placas y pruebas en animales.
Veamos la primera: células en placas.
Las células funcionan felizmente en nuestros cuerpos,
las tomamos y sacamos de su ambiente original,
las arrojamos en una de estas placas y esperamos que funcionen.
¿Saben qué pasa? Que no lo hacen.
No les gusta ese medio,
porque no se parece en nada al que tienen en el cuerpo.
¿Qué pasa con las pruebas en animales?
Los animales han dado información muy útil.
Nos enseñan lo que ocurre en un organismo complejo,
aprendemos más de la biología misma.
Sin embargo, muy a menudo
los modelos animales no predicen lo que ocurrirá en humanos
cuando se tratan con un fármaco en particular.
Necesitamos herramientas mejores.
Necesitamos células humanas, y además, un modo
de mantenerlas contentas fuera del cuerpo.
Antes de decirles cómo hacemos eso,
hagamos un breve ejercicio juntos.
Bien. Cierren los ojos,
vamos, los de atrás, puedo verlos, cierren los ojos,
yo lo haré con ustedes.
Ahora inspiren profundamente, espiren profundamente...
... otra vez, inspiren, espiren.
Sientan latir su corazón,
sientan el bombeo de la sangre por todo su cuerpo.
Y ahora, muévanse un poco en sus asientos
vamos, muévanse, vamos, llevan mucho tiempo sentados.
Bien, abran los ojos.
Además de ser un ejercicio divertido, es bueno para relajarse,
ayuda a ilustrar que todos los cuerpos son ambientes dinámicos.
Que están en constante movimiento y nuestras células lo notan.
Están en ambientes dinámicos en nuestro cuerpo.
Bajo constantes fuerzas mecánicas.
Así, si queremos tener células felices fuera de nuestros cuerpos,
debemos convertirnos en arquitectos celulares.
Necesitamos diseñar, construir y mantener
un hogar lejos del propio de las células.
En el Instituto Wyss hacemos precisamente eso.
Le llamamos un "órgano en un chip", y tengo uno justo aquí.
Es hermoso, ¿no?
Es en verdad increíble, que justo aquí en mi mano
tenga un pulmón humano en un chip, vivo y respirando.
Y no sólo es hermoso:
puede hacer un montón de cosas.
Tenemos células vivas en este pequeño chip,
células en ambientes dinámicos,
interactuando con células de tipos diferentes.
Mucha gente ha intentado cultivar células en laboratorio,
han intentado muchos enfoques diferentes.
Incluso han intentado cultivar órganos en miniatura en el laboratorio.
Nosotros no estamos intentando hacer eso.
simplemente intentamos recrear en este chip
la unidad funcional más pequeña que represente la bioquímica,
la función y la tensión mecánica
que las células experimentan en nuestros cuerpos.
¿Cómo funciona?
Permítanme enseñárselo.
Usamos técnicas de la industria de la manufactura de chips de computadora
para hacer estas estructuras a una escala
relevante tanto para las células como para su ambiente.
Existen tres canales de fluido.
En el centro, tenemos una membrana porosa flexible,
donde podemos añadir células humanas de, por ejemplo, nuestros pulmones,
y por debajo, tenemos células capilares,
las células en nuestros conductos sanguíneos.
Luego podemos aplicar fuerzas mecánicas al chip
que estiran y contraen la membrana,
para que las células experimenten las mismas fuerzas mecánicas
que cuando estamos respirando
y de modo que las experimenten como lo hacen en el cuerpo.
Hay aire que fluye a través del canal superior,
luego inyectamos un líquido que contiene nutrientes,
a través del conducto sanguíneo.
Sin duda, el chip es hermoso.
Pero, ¿qué podemos hacer con esto?
Cuando hago esta pregunta, a menudo surgen muchas ideas.
Algunos de mis compañeros ponentes de TEDx han sugerido
que hagamos joyería con ellos.
(Risas)
Bueno, creo que un collar de un "pulmón-en-un-chip" sería lindo.
Sin embargo, hace más que eso.
Podemos conseguir una funcionalidad increíble dentro de estos chips.
Les mostraré, por ejemplo, que podemos
provocar una infección, añadiendo células bacterianas a las del pulmón,
luego podemos agregar células de glóbulos blancos humanos.
Las células de glóbulos blancos son la defensa del cuerpo contra las bacterias
y cuando perciben la inflamación a causa de la infección,
a través de la sangre entran al pulmón
y envuelven a la bacteria.
Bueno, ahora lo verán suceder en vivo
en un chip-de-pulmón-humano real.
Etiquetamos a las células de los glóbulos blancos para que puedan verlos fluir
y cuando detectan esa infección, se empiezan a aglutinarse.
Se aglutinan y luego intentan
entrar al pulmón por el canal sanguíneo.
Pueden ver aquí, en efecto podemos visualizar
a una sola célula de glóbulo blanco.
Se aglutinan, se hacen camino entre las capas celulares
a través del poro, salen por el otro lado de la membrana.
y justo ahí se tragan a la bacteria marcada en verde.
En este diminuto chip, acabamos de ser testigos de
una de las respuestas más fundamentales de nuestro cuerpo hacia una infección.
De esta forma respondemos, una respuesta inmune.
Es muy emocionante.
Ahora quiero compartir esta foto con Uds.
Quiero compartirla porque es una foto hermosa.
Es casi arte.
Como bióloga celular, podría mirar fotos como éstas todo el día.
Pero quiero compartir ésta,
no sólo porque es muy hermosa,
sino porque nos da una gran cantidad de información
acerca de lo que las células hacen en los chips.
Nos dice que las células de nuestras pequeñas vías respiratorias
tienen estructuras parecidas a cabellos
que esperarían ver en un pulmón.
Estas estructuras se llaman cilios y sacan
el moco fuera de los pulmones, ¡Sí, moco, puaj!
Pero el moco en realidad es muy importante.
El moco atrapa partículas, virus, alérgenos potenciales
y estos diminutos cilios mueven y sacan el moco.
Cuando se dañan, digamos con humo de cigarrillo, por ejemplo,
no funcionan bien y no pueden sacar el moco
lo que conduce a enfermedades como la bronquitis.
Los cilios y la limpieza del moco también están involucrados en males terribles
como la fibrosis cística.
Pero ahora, con esta funcionalidad, que obtenemos en estos chips,
podemos empezar a buscar nuevos tratamientos potenciales.
No nos detuvimos en un pulmón-en-un-chip
también tenemos un estómago-en-un-chip
pueden verlo justo aquí.
Hemos puesto células de intestino humano en nuestro estómago-en-un-chip
y están en constante movimiento peristáltico
con flujo por goteo a través de las células
y podemos imitar muchas funciones
que de hecho uno esperaría ver en el intestino humano.
Ahora podemos empezar a crear modelos de enfermedades
como el síndrome de intestino irritable.
Es un mal que afecta a gran número de personas,
es muy debililtante.
y no tiene buen tratamiento.
Ahora tenemos toda una serie diferente de órganos-en-chips
funcionando en nuestros laboratorios.
Sin embargo, el verdadero poder de esta tecnología
surge del hecho de que podemos ligarlos fluidamente.
Hay fluido corriendo a lo largo de estas células,
así que podemos empezar a interconectar diferentes chips
para formar lo que llamamos un "humano-virtual-en-un-chip".
Estamos muy emocionados.
No vamos a recrear un ser humano entero en estos chips,
nuestra meta es poder recrear una funcionalidad suficiente
tal que podamos hacer mejores predicciones
de lo que ocurrirá en los humanos.
Por ejemplo, ahora podemos empezar a explorar qué pasará
cuando ponemos un fármaco en forma de aerosol.
Aquellos de Uds. que tienen asma, cuando usan el inhalador,
podemos explorar cómo llega el fármaco a sus pulmones,
cómo entra en su cuerpo, cómo podría afectar su corazón,
o si cambia el latir de su corazón.
¿Tiene toxicidad?
¿Es eliminado por el hígado?
¿Se metaboliza en el hígado?
¿Es excretado por los riñones?
Podemos empezar a estudiar la respuesta dinámica
del cuerpo al fármaco.
Esto podría ser crucial y revolucionar
no sólo a la industria farmacéutica,
sino a toda una serie de diferentes industrias,
incluyendo la industria cosmética.
¿Cuántos de Uds. usan lápiz labial?
¿O usaron jabón en la ducha esta mañana?
Podemos usar la piel-en-un-chip
que estamos desarrollando en el laboratorio
para probar si los ingredientes de estos productos que usan
son seguros para su piel,
sin necesidad de pruebas en animales.
Podemos probar la seguridad de sustancias a las que nos exponemos
a diario en nuestro medio ambiente,
como las sustancias en líquidos comunes de limpieza doméstica.
Podríamos usar los órganos-en-chips
para aplicaciones en bioterrorismo o exposición a radiación.
Podríamos usarlos para aprender más de estas enfermedades
como el ébola u otros males fatales, como el SARS.
¿Por qué esto es útil?
Porque no podemos pedirle a un voluntario en una prueba clínica,
"Permita que lo trate con un montón de radiación,
para ver si mi nuevo fármaco puede reparar el daño".
Eso no va a pasar.
Pero nuestros órganos-en-chips ofrecen una nueva posibilidad.
¿Qué hay de los ensayos clínicos?
Los órganos-en-chips podrían también cambiar la forma
en que haremos ensayos clínicos en el futuro.
Hoy, el participante promedio en una prueba clínica es el siguiente:
de promedio, tiende a ser de mediana edad, y mujer.
No encontrarán muchos ensayos clínicas donde participen niños.
Y sin embargo a diario damos medicamentos a los niños
cuyos únicos datos de seguridad
proceden de los obtenidos de adultos.
Los niños no son adultos,
su respuesta puede no ser la misma que la de los adultos.
Existen otras cosas, como las diferencias genéticas en poblaciones
que quizá conduzcan a poblaciones en riesgo
de generar una respuesta adversa al fármaco.
Ahora imaginen si pudiéramos tomar células de todas esas poblaciones diferentes
ponerlas en chips y crear poblaciones-en-chips.
Esto podría cambiar la forma de hacer ensayos clínicos.
Les he contado sobre
algunos trabajos y tecnologías asombrosos.
Este es el equipo, la gente que hace esto.
Tenemos ingenieros, biólogos celulares, clínicos,
todos trabajando juntos.
Estamos viendo algo bastante increíble en el Instituto Wyss.
una verdadera convergencia de disciplinas,
en la que la biología y la ingeniería trabajan juntas.
Donde la biología está influyendo la forma que diseñamos,
la forma que ingeniamos, la forma que construímos.
Es muy emocionante y está pasando justo aquí, en Boston
Y eso es genial porque en Boston podemos colaborar fácilmente
con muchas instituciones académicas, hospitales y empresas.
Y lo estamos haciendo.
Estamos estableciendo colaboraciones empresariales importantes,
como la que tenemos con una compañía
experta en manufactura digital a gran escala.
Nos ayudarán a hacer, en lugar de uno,
millones de estos chips,
para que podamos ponerlos en tantas manos de científicos como sea posible.
Eso es crucial para el potencial de esta tecnología.
Ahora permitan que les muestre nuestros instrumentos.
Este es un instrumento cuyo prototipo lo están
haciendo nuestros ingenieros ahora mismo en el laboratorio,
esto nos dará los controles de ingeniería
necesarios para poder conectar
diez o más de estos chips orgánicos juntos.
Pero hace algo más que es muy importante:
crea una interfaz de uso fácil para que una bióloga celular como yo pueda
tomar un chip, ponerlo en el cartucho como el prototipo que ven ahí,
ponen el cartucho en la máquina como si fuera un CD y ya está.
Conectar y jugar, simple.
Ahora imaginemos cómo se vería el futuro
si pudiéramos tomar células troncales y ponerlas en un chip
o sus células madre y ponerlas en un chip.
Sería un chip personalizado solo para ustedes.
Todos nosotros somos individuos.
Y esas diferencias individuales
significan que podemos reaccionar de forma muy diferente
y a veces de forma impredecible a los fármacos.
Yo misma, hace un par de años, tuve un fuerte dolor de cabeza.
No se me quitaba,
pensé, "Voy a probar algo diferente". Me tomé un Advil.
15 minutos después, estaba de camino a Urgencias
con un ataque crónico de asma.
Obviamente no fue fatal, pero desgraciadamente
algunas reacciones adversas pueden ser fatales.
¿Entonces cómo prevenirlas?
Bueno, imaginemos que algún día tendremos a Geraldine-en-un-chip,
Danielle-en-un-chip, ustedes-en-un-chip.
Medicina personalizada.
Gracias.
(Aplausos)